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大涡模拟壁湍流雷诺剪切应力

  • E

    最近验证算例，LES模拟壁面湍流，与文献结果对比，雷诺应力偏离较大；
    采用边界层网格，第一层网格尺寸满足y+=1，入口出口cyclicAMI周期边界条件，因为是不可压缩，所以fvoption直接给出的是Ubar，大概算了80个周期后，做时均，平均速度与文献结果差不多，但关于速度脉动的湍动能和雷诺应力完全不一致，这个问题一直也没有解决，求教高手解答；
    注：关于雷诺剪切应力我是通过uprime2mean_xy+turbulencefieldsR_xy得到的，模拟输出的turbulencefieldsR相比uprime2mean来说很小；

  • 李东岳

    1. 可以出个图看看差别有多大

    2. LES那面Van Driest dampling用的比较多，从文献来看可以大大改善壁面附近的预测

    E 1 Reply
  • E

    @东岳 老师，目前在试算，所以我用的是一套二维网格，亚格子模型为WALE

    simulationType LES;

LES
{
    LESModel        WALE;

    turbulence      on;

    printCoeffs     on;

    delta           cubeRootVol ;

    cubeRootVolCoeffs
    {
        deltaCoeff      1;
    }

    PrandtlCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        smoothCoeffs
        {
            delta           cubeRootVol;
            cubeRootVolCoeffs
            {
                deltaCoeff      1;
            }

            maxDeltaRatio   1.1;
        }

        Cdelta          0.158;
    }

    vanDriestCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        smoothCoeffs
        {
            delta           cubeRootVol;
            cubeRootVolCoeffs
            {
                deltaCoeff      1;
            }

            maxDeltaRatio   1.1;
        }

        Aplus           26;
        Cdelta          0.158;
    }

    smoothCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        maxDeltaRatio   1.1;
    }
}

    您说的van driest damping是vanDriestCoeffs里的设置吗？
    1562635936(1).jpg
    上面的图是平均速度，实验数据为黑线，下方的正弦曲线是底部边界；5-30s我开始认为湍流没有完全发展，所以一直算到200s，又对100-200s取时均，定性上看，两个时间段的平均速度变化差不多；
    雷诺应力的图被我删掉了，有关于湍动能的结果，实验数据为黑线，这个就完全不一致，而且不同时间段的湍动能时均值也不一致；
    1562635976(1).jpg
    以下是我的设置：

    FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      nut;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 2 -1 0 0 0 0];

internalField   uniform 0;

boundaryField
{
    INLET
    {
        type            cyclicAMI;
    }

    OUTLET
    {
        type            cyclicAMI;
    }

    BOTTOMWALL
    {
        type            nutUSpaldingWallFunction;
        value           uniform 0;
    }

    ATMOSPHERE
    {
        type            nutUSpaldingWallFunction;
        value           uniform 0;
      
    }
    
    frontAndBackPlanes
    {
        type            empty;
    }

   
}

    FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volScalarField;
    object      p;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0];

internalField   uniform 0;

boundaryField
{
    INLET
    {
        type            cyclicAMI;
    }

    OUTLET
    {
        type            cyclicAMI;
    }

    BOTTOMWALL
    {
        type            zeroGradient;
    }

    ATMOSPHERE
    {
        type            zeroGradient;
        //p0              uniform 0;
    }
    
    frontAndBackPlanes
    {
        type            empty;
    }

 
}

    FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       volVectorField;
    object      U;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0];

internalField   uniform (0 0 0);

boundaryField
{
    INLET
    {
        type                cyclicAMI;
    }

    OUTLET
    {
        type                cyclicAMI;
    }

    ATMOSPHERE
    {
        type                noSlip;
        //value               uniform (0 0 0);
    }

    BOTTOMWALL
    {
        type                noSlip;
        
    }

    frontAndBackPlanes
    {
        type            empty;
    }
}

    FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "constant";
    object      fvOptions;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

momentumSource
{
    type            meanVelocityForce;

    selectionMode   all;

    fields          (U);
    Ubar            (0.08 0 0);
}

    FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      fvSchemes;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

ddtSchemes
{
    default         Euler;
}

gradSchemes
{
    default         Gauss linear;
}

divSchemes
{
    default         none;
    div(phi,U)      bounded Gauss linearUpwind grad(U);
    div(phi,k)      bounded Gauss limitedLinear 1;
    div(phi,epsilon) bounded Gauss limitedLinear 1;
    div(phi,omega)  bounded Gauss limitedLinear 1;
    div(phi,v2)     bounded Gauss limitedLinear 1;
    div((nuEff*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear;
    div(nonlinearStress) Gauss linear;
}

laplacianSchemes
{
    default         Gauss linear corrected;
}

interpolationSchemes
{
    default         linear;
}

snGradSchemes
{
    default         corrected;
}

wallDist
{
    method meshWave;
}

    FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    location    "system";
    object      fvSolution;
}
// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

solvers
{
    p
    {
        solver          PCG;
        preconditioner  DIC;
        tolerance       1e-06
        relTol          0.05;
    }

    pFinal
    {
        $p;
        relTol          0;
    };

    "(U|k|B|nuTilda)"
    {
        solver          smoothSolver;
        smoother        GaussSeidel;
        tolerance       1e-05;
        relTol          0;
    }
}

PISO
{
    nCorrectors     2;
    nNonOrthogonalCorrectors 0;
    pRefCell        0;
    pRefValue       0;
}

    希望得到老师的回复，谢谢。

  • 李东岳

    @ewz 把你的divSchemes里面的bounded去掉，然后时间精度换backward试试。还有就是nut的边界条件nutUSpaldingWallFunction，这个可以换别的试试，具体哪个更好也说不清。

    另外，你模拟的是什么？挺有意思的，要发SCI么，可以考虑下 http://www.cfd-china.com/topic/1716/cfd验证算例支持计划

    黑线是实验数据，红线是什么？

    vanDriest这样用：

    simulationType LES;

LES
{
    LESModel        WALE;

    turbulence      on;

    printCoeffs     on;

    delta           vanDriest;//

    cubeRootVolCoeffs
    {
        deltaCoeff      1;
    }

    PrandtlCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        smoothCoeffs
        {
            delta           cubeRootVol;
            cubeRootVolCoeffs
            {
                deltaCoeff      1;
            }

            maxDeltaRatio   1.1;
        }

        Cdelta          0.158;
    }

    vanDriestCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        smoothCoeffs
        {
            delta           cubeRootVol;
            cubeRootVolCoeffs
            {
                deltaCoeff      1;
            }

            maxDeltaRatio   1.1;
        }

        Aplus           26;
        Cdelta          0.158;
    }

    smoothCoeffs
    {
        delta           cubeRootVol;
        cubeRootVolCoeffs
        {
            deltaCoeff      1;
        }

        maxDeltaRatio   1.1;
    }
}
    E 1 Reply
  • E

    @东岳 好的，谢谢老师！我调试参数再算一下；
    我模拟的是wave surface壁面湍流，因为目前是验证LES的阶段，就找了一篇关于实验的文献；
    红线数据是三维计算域的实验结果；

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